โครงสร้างวัสดุและคุณสมบัติของซิลิกอนคาร์ไบด์เผาภายใต้ความดันบรรยากาศ

วัตถุดิบทนไฟไฮเทคที่ไม่ใช่ออกไซด์ C, N, B ที่ทันสมัยอื่นๆ ซิลิกอนคาร์ไบด์เผาผนึกแรงดันบรรยากาศมีมากมาย ประหยัด อาจกล่าวได้ว่าเป็นทรายหรือทรายทนไฟ ซิลิกอนคาร์ไบด์บริสุทธิ์เป็นผลึกใสไม่มีสี แล้วโครงสร้างวัสดุและลักษณะเฉพาะของซิลิกอนคาร์ไบด์คืออะไร?

ซิลิกอนคาร์ไบด์เผาภายใต้ความดันบรรยากาศ

โครงสร้างวัสดุของซิลิกอนคาร์ไบด์เผาผนึกความดันบรรยากาศ:

ซิลิกอนคาร์ไบด์เผาผนึกความดันบรรยากาศที่ใช้ในอุตสาหกรรมมีสีเหลืองอ่อน เขียว น้ำเงิน และดำ ตามประเภทและปริมาณของสิ่งเจือปน และความบริสุทธิ์จะแตกต่างกันและความโปร่งใสจะแตกต่างกัน โครงสร้างผลึกซิลิกอนคาร์ไบด์แบ่งออกเป็นพลูโตเนียมรูปสี่เหลี่ยมขนมเปียกปูนหรือรูปเพชร และพลูโตเนียมซิลิกลูกบาศก์ พลูโตเนียมซิลิกจะเกิดการเสียรูปต่างๆ เนื่องมาจากลำดับการเรียงซ้อนของอะตอมคาร์บอนและซิลิกอนในโครงสร้างผลึกที่แตกต่างกัน และพบการเสียรูปมากกว่า 70 ประเภท เบตา-SIC จะเปลี่ยนเป็นอัลฟา-SIC ที่สูงกว่า 2100 กระบวนการทางอุตสาหกรรมของซิลิกอนคาร์ไบด์จะได้รับการกลั่นด้วยทรายควอทซ์คุณภาพสูงและปิโตรเลียมโค้กในเตาเผาความต้านทาน บล็อกซิลิกอนคาร์ไบด์ที่ผ่านการกลั่นจะถูกบด การทำความสะอาดด้วยกรด-เบส การแยกด้วยแม่เหล็ก การคัดกรอง หรือการคัดเลือกน้ำ เพื่อผลิตผลิตภัณฑ์ที่มีขนาดอนุภาคต่างๆ

ลักษณะเฉพาะของวัสดุซิลิกอนคาร์ไบด์เผาที่ความดันบรรยากาศ:

ซิลิกอนคาร์ไบด์มีเสถียรภาพทางเคมีที่ดี การนำความร้อน ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวเนื่องจากความร้อน ความต้านทานการสึกหรอ ดังนั้น นอกเหนือจากการใช้งานที่มีฤทธิ์กัดกร่อนแล้ว ยังมีการใช้งานอีกมากมาย ตัวอย่างเช่น ผงซิลิกอนคาร์ไบด์เคลือบบนผนังด้านในของใบพัดกังหันหรือบล็อกกระบอกสูบด้วยกระบวนการพิเศษ ซึ่งสามารถปรับปรุงความต้านทานการสึกหรอและยืดอายุการใช้งานได้ 1 ถึง 2 เท่า ผลิตจากวัสดุทนไฟเกรดสูงที่ทนความร้อน ขนาดเล็ก น้ำหนักเบา ความแข็งแรงสูง ประสิทธิภาพการใช้พลังงานดีมาก ซิลิกอนคาร์ไบด์เกรดต่ำ (รวมถึง SiC ประมาณ 85%) เป็นสารดีออกซิไดเซอร์ที่ยอดเยี่ยมสำหรับการเพิ่มความเร็วในการผลิตเหล็กและควบคุมองค์ประกอบทางเคมีได้อย่างง่ายดายเพื่อปรับปรุงคุณภาพเหล็ก นอกจากนี้ ซิลิกอนคาร์ไบด์ที่ผ่านการเผาผนึกด้วยความดันบรรยากาศยังใช้กันอย่างแพร่หลายในการผลิตชิ้นส่วนไฟฟ้าจากแท่งคาร์บอนซิลิกอน

ซิลิกอนคาร์ไบด์มีความแข็งมาก ความแข็งของมอร์สอยู่ที่ 9.5 รองจากเพชรแข็งของโลก (10) เป็นสารกึ่งตัวนำที่มีความสามารถในการนำความร้อนได้ดีเยี่ยม สามารถต้านทานการเกิดออกซิเดชันที่อุณหภูมิสูงได้ ซิลิกอนคาร์ไบด์มีผลึกอย่างน้อย 70 ชนิด พลูโตเนียม-ซิลิกอนคาร์ไบด์เป็นไอโซเมอร์ทั่วไปที่เกิดขึ้นที่อุณหภูมิสูงกว่า 2000 และมีโครงสร้างผลึกหกเหลี่ยม (คล้ายกับเวิร์ตไซต์) ซิลิกอนคาร์ไบด์เผาภายใต้ความกดอากาศ

การประยุกต์ใช้ซิลิกอนคาร์ไบด์ในอุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์

ห่วงโซ่อุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์ซิลิกอนคาร์ไบด์ประกอบไปด้วยผงซิลิกอนคาร์ไบด์ที่มีความบริสุทธิ์สูง ซับสเตรตผลึกเดี่ยว แผ่นอิพิแทกเซียล ส่วนประกอบพลังงาน บรรจุภัณฑ์โมดูล และการใช้งานเทอร์มินัลเป็นหลัก

1. สารตั้งต้นผลึกเดี่ยว สารตั้งต้นผลึกเดี่ยวเป็นวัสดุรองรับเซมิคอนดักเตอร์ วัสดุตัวนำ และสารตั้งต้นการเจริญเติบโตแบบเอพิแทกเซียล ปัจจุบัน วิธีการเจริญเติบโตของผลึกเดี่ยว SiC ได้แก่ วิธีการถ่ายโอนไอทางกายภาพ (วิธี PVT) วิธีเฟสของเหลว (วิธี LPE) และวิธีการสะสมไอเคมีอุณหภูมิสูง (วิธี HTCVD) ซิลิกอนคาร์ไบด์เผาภายใต้ความดันบรรยากาศ

2. แผ่นอิพิแทกเซียล แผ่นอิพิแทกเซียลซิลิกอนคาร์ไบด์ แผ่นซิลิกอนคาร์ไบด์ ฟิล์มผลึกเดี่ยว (ชั้นอิพิแทกเซียล) ที่มีทิศทางเดียวกันกับผลึกพื้นผิวซึ่งมีข้อกำหนดบางประการสำหรับพื้นผิวซิลิกอนคาร์ไบด์ ในการใช้งานจริง อุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์แบนด์แก็ปกว้างเกือบทั้งหมดผลิตขึ้นในชั้นอิพิแทกเซียล และชิปซิลิกอนนั้นถูกใช้เป็นพื้นผิวเท่านั้น รวมถึงพื้นผิวของชั้นอิพิแทกเซียล GaN

3. ผงซิลิกอนคาร์ไบด์ที่มีความบริสุทธิ์สูง ผงซิลิกอนคาร์ไบด์ที่มีความบริสุทธิ์สูงเป็นวัตถุดิบสำหรับการเติบโตของซิลิกอนคาร์ไบด์ผลึกเดี่ยวโดยวิธี PVT และความบริสุทธิ์ของผลิตภัณฑ์ส่งผลโดยตรงต่อคุณภาพการเติบโตและลักษณะทางไฟฟ้าของซิลิกอนคาร์ไบด์ผลึกเดี่ยว

4. อุปกรณ์จ่ายไฟเป็นพลังงานแบนด์กว้างที่ทำจากวัสดุซิลิกอนคาร์ไบด์ ซึ่งมีลักษณะของอุณหภูมิสูง ความถี่สูง และประสิทธิภาพสูง ตามรูปแบบการทำงานของอุปกรณ์ อุปกรณ์จ่ายไฟ SiC ประกอบด้วยไดโอดจ่ายไฟและหลอดสวิตช์จ่ายไฟเป็นหลัก

5. เทอร์มินัล ในแอปพลิเคชันเซมิคอนดักเตอร์รุ่นที่สาม เซมิคอนดักเตอร์ซิลิกอนคาร์ไบด์มีข้อได้เปรียบคือเป็นส่วนเสริมของเซมิคอนดักเตอร์แกเลียมไนไตรด์ เนื่องจากประสิทธิภาพการแปลงสูง ลักษณะการให้ความร้อนต่ำ น้ำหนักเบา และข้อดีอื่นๆ ของอุปกรณ์ SiC ความต้องการของอุตสาหกรรมปลายน้ำจึงเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง และมีแนวโน้มที่จะแทนที่อุปกรณ์ SiO2